在現代科學的發展中，化學家總是在尋找越來越普遍的數學規律。 例如牛頓通過觀察發現了萬有引力，并推導出推算萬有引力的公式為F=GMm/R^2（G為萬有引力常數），后來愛因斯坦發現牛頓的萬有引力公式推算不準確，牛頓認為重力是一種遠距離作用。 在愛因斯坦看來，似乎很難解釋引力在如此大的范圍內是如何形成和起作用的，于是他引入了一個新的引力解釋——廣義相對論。
牛頓
愛因斯坦對引力的描述
1905年之前，愛因斯坦還是專利局名不見經傳的公務員。 時間來到了1905年，不知道是愛因斯坦的積累還是靈感。 愛因斯坦在這一年連續發表。 多篇諾貝爾獎級論文，今年被稱為愛因斯坦的“奇跡年”。 其中之一就是劃時代的狹義相對論。
愛因斯坦
愛因斯坦在滿足所有慣性系之間的相對性原理和預言光速永遠不變這兩個條件下，通過物理演繹推導出狹義相對論。 從狹義相對論的框架來看，時間和空間是一體的，形成一個時空（閔可夫斯基四維時空）必須統一考慮。 說白了，同樣的風波，對于不同的人來說，可能發生在不同的時間。 而且狹義相對論有個致命的缺失，就是只服從慣性系摩擦力是電磁力嗎，不服從非慣性系。
慣性系與非慣性系
那么慣性系和非慣性系有什么區別呢？ 舉個實際例子，請看右圖：一輛封閉的貨車內有一個物體m，該物體與貨車平滑接觸，也就是說忽略摩擦力的影響，m的加速度卡車是a，而無論卡車在運動中是什么，物體m總是保持靜止或勻速直線運動，所以我們說車廂內部是一個慣性參考系，在相反，m以加速度a加速，所以此時的參考系是非慣性參考系。
把它們加起來：
1、如果在一個參照系中，一個自由物體相對于參照系保持靜止或保持勻速直線運動狀態，那么這個參照系就是慣性系，牛頓定理成立。
2、反之，如果在一個參照系中，自由物體保持勻速運動或變加速度運動，則該參照系為非慣性系，牛頓運動定理不成立。
慣性系與非慣性系的區別
我們知道，真實的慣性系在現實中是很難存在的，大多數慣性系都是假設被創造出來的。 因此，在狹義相對論發表后，愛因斯坦覺得狹義相對論只是在慣性系的條件下得到滿足，而未能推動非慣性系。 經過10年的潛心研究，1915年，愛因斯坦終于發表了他的廣義相對論。
愛因斯坦的時空統一
同樣廣義相對論還在時空上做文章。 廣義相對論是對引力的描述，即物質的存在會使時空發生偏移，從而產生曲率。 物質的分布決定了時空的曲率，時空的曲率又反過來阻礙了物質的運動軌跡。 它的物理表達是物理學家黎曼提出的黎曼幾何。 黎曼幾何是一種非歐幾何。 可以說，黎曼幾何為廣義相對論的產生提供了重要的物理基礎。
太陽的質量導致時空彎曲
麥克斯韋多項式群推導電磁學
除了重力之外，生活中常見的另一種基本排斥力是電磁力。 說到電磁力，我們首先想到的是電可以帶動電機轉動，磁鐵可以吸附鐵屑，電機的轉子和鐵屑都受力。
電磁力
1785年，英國化學家庫侖發現真空中兩個靜止點電荷之間的相互斥力與距離的平方成正比，與電荷的乘積成反比摩擦力是電磁力嗎，這兩個力的方向可概括為即同性電荷相互排斥，異性電荷相互排斥。 電荷相互吸引并沿著兩者之間的連線移動。 F=K(Qq/r^2)（K為靜電力常數）可用于定量估計力的大小。
庫侖定理
本來，電和磁似乎毫無關系。 奧斯特發現，小n極的旋轉可能是由濁度線外側引起的。 經過幾年法拉第杰出的科學直覺，他感到電和磁之間存在著微妙的關系。 ，法拉第最突出的能力是親手做實驗。 經過一次無意的行為，法拉第終于發現了磁鐵穿過電纜線圈后可以點亮燈泡的現象，并提出了電磁感應現象。 后來，麥克斯韋終于在總結前人的研究成果中統一了電學和磁學，給出了人類歷史上最完美的方程組——麥克斯韋方程組。 麥克斯韋也成為了電磁學大師。
法拉第
最初，麥克斯韋方程組由 20 多個多項式組成，由于與經典熱力學的沖突，麥克斯韋理論仍然沒有得到足夠的重視。 為了推廣自己的理論，麥克斯韋最終積勞成疾而死。 另外，再加上物理發展的局限，麥克斯韋最終也沒能給出簡化版的麥克斯韋方程組。
麥克斯韋
1884年， 和 Gibbs將其重新表達為矢量分析的形式，這才讓我們的教科書上有了只有四個方程的麥克斯韋方程組！ 從麥克斯韋方程組可以看出，麥克斯韋利用場的概念，通過電磁場中的電磁場量（D、E、B、H）與場源（電荷q、電流I）之間的關系來反映特定的電場。空間一定區域的性質，總結了磁場、電場、電生磁、磁生電的性質。
麥克斯韋方程組
自麥克斯韋統一電與磁以來，電磁力被視為一種基本排斥力，其所有的定量估計都可以用麥克斯韋方程組涵蓋。 與其他先進的科學理論不同，麥克斯韋方程組自問世以來，為人類社會的現實生活做出了巨大的貢獻。
愛因斯坦著手統一引力和電磁學
1915年11月，物理學家希爾伯特在看到黎曼幾何在廣義相對論中的成功應用后寫信給愛因斯坦，信中寫道：“麥克斯韋，在物理學上具有普遍性，方程組可視為引力場的多項式，引力和電磁力似乎是一種力。” 聽到這封信后，愛因斯坦回信說：“你的來信給了我很大的期望，我還是想在引力和電磁之間架起一座橋梁。”
電磁學和重力
從1922年開始，愛因斯坦受到他的前輩麥克斯韋統一電、磁、光的啟發，試圖通過構建統一理論來描述引力和電磁力，遺憾的是直到他1955年去世也沒有任何突破。 愛因斯坦一直在用幾何方法統一電磁力和引力，就像廣義相對論一樣。 他把黎曼幾何的四維時空和電磁場放在一起，創造出五維時空的想法，每一次看似成功之后，愛因斯坦都會發現差距是違反直覺的。
五維時空
當愛因斯坦試圖建立引力和電磁力的統一時，化學家陸續發現了原子核的強弱互斥力，人們終于在其他基本力的統一上取得了新的突破。 1950年代開始，日本數學家格拉肖受到楊振寧、李政道宇稱不守恒理論的啟發，預言電磁力和弱互斥力是同一力的不同表現。 隨著量子熱的發展，數學家覺得力的傳遞是通過一種矢量玻璃骰子來完成的，用光子傳遞電磁力，W-、W+、Z0傳遞弱力。 1983 年，法國核研究中心的超級質子同步加速器首次否定了這一說法。
電磁力與弱力的統一也找到了一條新的途徑，通過量子力學——量子場論來實現。
結語
數學發展到今天，人類早已弄清楚電磁力、強互斥力、弱互斥力三種排斥力的作用機理。 并編制了一個統一的理論來描述它，這個理論叫做標準模型，引力還沒有包括在這個體系中。
引力子
而且雖然科學家們已經找到了一種通過量子場論來解釋它的方法，但是因為在標準模型中，每一種基本力都會有一個介質粒子。 至于引力，化學家們早就提出，會有一種引力子作為傳遞引力的介質粒子，但到目前為止，還沒有發現引力子。